多級孔手性MOFs納米晶及其雜化體電化學感測功能的研究

《多級孔手性MOFs納米晶及其雜化體電化學感測功能的研究》是依託濟南大學，由匡軒擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：多級孔手性MOFs納米晶及其雜化體電化學感測功能的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：匡軒
• 依託單位：濟南大學

項目摘要

手性金屬-有機框架物（Metal-organic frameworls，MOFs）是一種在多領域具有重要潛在套用價值的規整孔道晶體材料，設計合成具有特定結構和功能的手性MOFs具有重要意義。本課題以手性MOFs電化學感測檢測手性藥物為導向，選擇具有多活性吸附位點的均三嗪系半導體配體和金屬離子，通過溶膠-凝膠工藝，製備具有微孔、介孔和大孔共存的多級孔手性MOFs納米晶；基於配位鍵和分子間作用力或氧化還原反應，組裝不同維度、不同尺寸的碳納米和金屬納米材料在手性MOFs納米晶中高度分散的雜化體；構建納米晶及其雜化體感測器，調控電化學手性藥物識別能力；研究可控因子與納米晶及其雜化體的結構形貌、性能以及手性感測功能的相互聯繫，探明多級孔手性MOFs材料的構效關係、感測機制和可控方法，發展具有操作簡單、靈敏度高和特異性強等特徵的手性感測材料和檢測的新技術。

結題摘要

手性是不對稱結構的重要特徵，胺基酸、糖和蛋白質等生物活性化合物參與的生化過程大多涉及手性相互作用。另外，藥物或食品添加劑中手性物質的對映體對生物體有不同的影響。識別與檢測不對稱結構對於理解生物體中以手性方式普遍作用的過程至關重要，手性的測定也是食品工業質量保證、安全和保障的一個寶貴指標。然而，在未經分離的情況下直接檢測樣品中的對映體仍存在挑戰。人們提出了許多技術和手性感測器，對於複雜的儀器設備和快速、簡便的對映體檢測方法的構建，仍然需要突破性的技術和材料。電化學手性感測檢測是新興的手性研究領域，無須將對映體轉變為非對映體或使用手性添加劑，具有儀器價格低、操作簡便、靈敏度高、選擇性好等優勢。對映體具有相同的物理化學性質，因而在非手性環境中具有相似的電化學能力。然而，在手性電極表面與手性化合物的相互作用導致非手性條件下產生不同的能量，並且在這種不對稱條件下發生不同的電子轉移過程。我們選擇手性金屬有機衍生材料為感測器框架，進行了專一性電化學探針的設計，在小分子手性化合物高靈敏檢測方面開展了大量工作：在對映體高度選擇性、敏感性和定量分析方面取得了階段性的研究成果。基於金屬-有機骨架物（MOF）和手性量子點等自組裝對映體進行了電化學識別，而且還可以測定外消旋混合物比例；利用手性高分子螺旋材料為模板，將MOF納米晶定向排列形成手性MOF基螺旋納米材料，使其具有優異的對映選擇性。相關工作在 Chem. Commun., ACS Appl. Mater. Interfaces，carbon等期刊上發表論文10篇，授權相關發明專利8項；培養研究生2名。